非线性导波双稳开关在光学逻辑运算、全光信号整形与再生、解分复用、光存储、全光波长转换等光计算及光通信领域有着潜在的应用价值。研究表明,双稳开关在临界点附近理论上对应无限长的响应时间,即具有临界慢化效应;同时,在双稳环上支,系统可能受非线性反馈作用的影响而进入自脉动以至混沌等不稳定状态。临界慢化及不稳定特性是双稳系统的固有属性,成为提高系统开关速度、增强运行稳定性的主要制约因素。这些年来,国内外学者针对这一问题展开了大量研究,并提出了一系列解决方案,但这些研究只是初步的,有待进一步深入。基于此,本论文围绕若干典型非线性导波双稳开关的动态特性、稳定性及应用等作了较为深入的研究,主要研究内容如下: 分析了线性切趾型非线性布喇格光栅(LT-NLBG)的双稳特性。利用线性稳定性分析,研究了系统参量对器件动态稳定性的影响,发现负切趾光栅的稳定区范围较正切趾更宽。 研究了相移、啁啾分布反馈半导体光放大器(DFB-SOA)的动态双稳特性。结果表明,相移使出射脉冲下降沿的形变及开启延迟随初始失谐量的减小呈现先恶化后缓和的趋势。引入啁啾明显抑制了脉冲下降沿的形变,但是增加了开启延迟所需的功率过载量。 提出一种将延时光电反馈引入两段式半导体激光器(TDLD)的吸收区,从而达到控制其双稳及自脉动特性的方案,并具体分析了各参量对双稳环稳定区域、稳定程度及自脉动等特性的影响。发现器件的稳定区域随延迟时间呈周期性变化;双稳区域随延迟时间的增大而变窄;在一定的取值范围内,增大延迟时间有利于增强双稳的稳定性;负反馈更容易出现不稳定性。